Технология резания материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Перечислите типы фасонных резцов, их назначение, способы крепления на станке и переточки

Основные типы фасонных резцов: стержневые (рисунок 1, а), круглые (рисунок 1, б), призматические радиальные (рисунок 1, в), тангенциальные (рисунок 1, г). Из них наибольшее применение нашли круглые и призматические резцы, работающие с радиальной подачей.

Стержневые резцы подобны призматическим, но имеют малый запас на переточку. Они применяются в основном для затылования фрез, а также для нарезания резьбы. Крепление этих резцов в суппорте станка подобно креплению токарных резцов.

Призматические тангенциальные резцы позволяют обрабатывать детали малой жесткости, но требуют специальных станков и поэтому на практике применяются очень редко. Их недостатком также является переменность передних и задних углов в процессе снятия припуска.

Сравнение круглых и призматических резцов, работающих с радиальной подачей, показывает, что круглые резцы более технологичны и могут быть изготовлены с большей точностью. Однако они обладают меньшим запасом на переточку и меньшей жесткостью крепления, так как у насадных резцов диаметр оправки зависит от диаметра резца.

Призматические резцы имеют большую жесткость и крепятся с помощью ласточкина хвоста в державках стержневого типа, обладают большим запасом на переточку и обеспечивают большую точность обработки.

Для обработки внутренних фасонных поверхностей используются только круглые фасонные резцы с креплением на станке с помощью хвостовика, выполненного за одно целое с резцом.

Особенностью фасонных резцов, работающих с радиальной подачей, является переменное значение передних и задних углов по длине режущей кромки.

Рисунок 1 Типы фасонных резцов: а - стержневой; б - круглый; в - призматический; г - призматический тангенциальный

2. В чем суть и назначение способа затылования зубьев фрез

Эти фрезы получили широкое распространение в машиностроении, главным образом при обработке деталей с фасонными профилями. Некоторые из фрез стандартизованы: полукруглые, пазовые, дисковые, червячные (для нарезания зубчатых колес), гребенчатые (для нарезания резьбы) и др. Их изготавливают чаще всего в виде насадных фрез - дисковых или цилиндрических, реже - концевых фрез с фасонными главными режущими кромками.

Затылованный зуб внешне отличается большей толщиной, а главное - формой задней поверхности, которая выполняется на специальной операции, называемой затылованием, с целью создания задних углов во всех точках режущих кромок. Благодаря затылованию профиль режущей кромки зуба при переточках по передней грани во всех радиальных сечениях остается неизменным независимо от его сложности.

Процесс затылования осуществляется на специальных станках по схеме (рисунок 2). Здесь фреза вращается вокруг оси, а затыловочный резец с фасонной режущей кромкой совершает возвратно-поступательные движения. Резец приближается к центру фрезы при ее повороте на 1 /z оборота, а затем отскоком отходит от фрезы после обработки одного зуба и при подходе следующего. Цикл этих движений повторяется на каждом зубе, т.е. за один оборот фрезы резец совершает z возвратно-поступательных движений. Чтобы полностью обработать заднюю поверхность зубьев, фреза в процессе затылования делает несколько оборотов, так как за один оборот резец не может обработать большую площадь задней поверхности зуба, которая в конечном итоге представляет собой совокупность бесконечного числа следов фасонных режущих кромок резца, расположенных в радиальном сечении и сдвинутых одно относительно другого в направлении к центру фрезы. Благодаря этому создаются задние углы во всех точках режущих кромок, а при переточке по передней грани их форма в радиальном сечении будет оставаться неизменной.

Рисунок 2 Схема процесса затылования (затыловочный резец показан в конце затылования)

При затыловании каждая точка режущих кромок перемещается по кривой затылования с приближением к центру фрезы по мере ее поворота. При этом, чтобы задние углы имели положительное значение, траектория движения каждой точки должна быть расположена внутри окружности, проведенной через эту точку из центра фрезы.

Форма кривой затылования задается формой кулачка, который управляет перемещением резца по мере поворота фрезы. При этом участок кулачка ABCD определяет рабочий ход затыловочного резца, а участок DA - холостой ход, при котором резец отходит от зуба фрезы. Полученная кривая затылования определяет картину изменения задних углов в процессе переточки и их величину в различных точках режущей кромки по высоте зуба.

К форме кривой предъявляются следующие требования: 1) задние углы при переточках и при изменении расстояния точки по высоте зуба не должны уменьшаться; 2) форма кулачка должна быть простой в изготовлении и не зависеть от диаметра фрезы и числа зубьев. Из известных кривых, применявшихся для затылования (логарифмическая и архимедова спирали, конхоида прямой и др.), этим требованиям лучше всего отвечает архимедова спираль, которая и нашла наибольшее применение на практике.

3. Почему протяжки обеспечивают высокую производительность при сравнительно низких скоростях резания

Протяжки - это многозубые высокопроизводительные инструменты, нашедшие широкое применение в серийном и особенно в массовом производствах. Срезание припуска при протягивании осуществляется за счет превышения по высоте или ширине каждого последующего зуба относительно предыдущего.

Протяжки обеспечивают высокую производительность, так как в процессе резания снимается припуск одновременно несколькими зубьями. При этом активная длина режущих кромок очень большая, хотя скорость резания невелика (6…12 м/мин). В целом производительность при протягивании в 3…12 раз выше, чем при других видах обработки. Также они обеспечивают высокую точность (JT 7… JT8) и низкую шероховатость (Ra 0,32…2,5 мкм) обработанных поверхностей благодаря наличию черновых, чистовых и калибрующих зубьев, а в некоторых конструкциях протяжек еще и выглаживающих зубьев. Протягивание заменяет фрезерование, строгание, зенкерование, развертывание, а иногда и шлифование. Стойкость инструмента исчисляется несколькими тысячами деталей.

Задача № 1

резец фасонный затылование фреза

На основании расчетов, проведенных при выполнении задачи №1 ИДЗ №1 необходимо провести проверку державки и режущей части резца на прочность.

Исходными данными для расчета являются размеры поперечного сечения державки резца (B=16мм, H=25мм), а также значение технологической составляющей силы резания P_z =3076Н (рисунок 3).

Рисунок 3 Схема к расчету державки резца на прочность

Проверка державки резца на прочность производится с учетом действия только тангенциальной составляющей силы резания P_z, вызывающей изгиб державки резца. В этом случае условие прочности державки резца будет записано как

где уизг - напряжения, возникающие в материале державки, МПа; Мизг - изгибающий момент, Нм; W - осевой момент сопротивления при изгибе, м³; [] - допустимое напряжение для материала державки, МПа (для конструкционной стали [] = 200-300 МПа).

Определим изгибающий момент по формуле:

где Pz - тангенциальная составляющая силы резания, Н; L - вылет резца из резцедержателя, м (следует принимать L = 1,5H).

Осевой момент сопротивления при изгибе для прямоугольного сечения:

где B - ширина державки, мм; H - высота державки, мм.

Найдем изгибающие напряжения, возникающие в материале державки:

Так как полученное значение меньше допустимого , условие прочности выполняется, и рассчитанный ранее режим резания может быть принят.

Проверка пластинки твердого сплава на прочность заключается в проверке условия:

P_z <[ P_z],

где [Pz] - значение составляющей силы резания, допускаемое прочностью твердосплавной пластинки заданной толщины, Н.

Из таблицы 7[1] выберем значение допускаемой составляющей силы резания [P_z] = 3600Н при толщине режущей пластины до 4мм и глубине резания 4 мм.

Условие прочности выполняется: 115,35Н<3600Н.

Задача № 2

Для инструмента из задачи №3 ИДЗ №1 (развертка) по величинам крутящего момента М_кр =0,65Hм и осевой силы Р_о=29,60Н расчетом определить необходимый размер конуса Морзе, исключающий проворот инструмента в переходной втулке.

Рисунок 4 К расчету конического хвостовика на прочность

Номер конуса Морзе определяется по среднему диаметру хвостовика dср.

Для исключения проворота хвостовика необходимо чтобы момент трения между хвостовиком и втулкой М_тр был гарантировано больше момента резания М_кр (см. рисунок 6).

М_тр = М_кр·k,

где k - коэффициент запаса, k = 1,25-1,5.

Момент трения рассчитывается по следующей формуле:

где f - коэффициент трения стали по стали (f = 0,1-0,2); P_R - радиальная сила на конической поверхности, Н; d_ср - средний диаметр хвостовика, мм.

Радиальная сила P_R связана с величиной осевого усилия и углом конуса следующей зависимостью:

где б - половина угла при вершине конуса, для конусов Морзе приблизительно можно принять б = 1є30?.

Тогда

с учетом погрешности изготовления конуса

где Дб=5?.

Тогда средний диаметр конуса хвостовика определится по формуле

По таблице ГОСТ 25557-82 выбираем ближайший больший конус для d_ср =22 мм, т.е. ближайший d_ср имеет конус Морзе 3 со следующими конструктивными размерами: D₁ = 24,1мм, d₂ = 19,1мм, l₄ = 99 - длина хвостовика.

Литература

1. Резание материалов и режущий инструмент: метод. указ. и индивид. задания для студентов ИнЭО, обучающихся по напр. 150700 «Машиностроение», профиль «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» / сост. А.Б. Ким; Томский политехнический университет. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2014. 73 с.

2. Справочник технолога-машиностроителя, в 2 т. Т.2/ под ред. А.Г. Косиловой и Р.К. Мещерякова. М.: Машиностроение, 1985. 496 с.

3. Кожевников Д. В. Режущие инструменты: учебное пособие / Д. В. Кожевников, С. В. Кирсанов; Томский политехнический университет (ТПУ), Институт дистанционного образования (ИДО). Томск: Изд-во ТПУ, 2004. 245 с.

Размещено на Allbest.ru